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Mejoramiento
de las
propiedades
de las
aleaciones
Laura Sofía Ramírez Wilches
Endurecimiento
Los metales son blandos y deformables a causa
del movimiento de las dislocaciones en la
estructura cristalina y el endurecimiento de los
mismos se produce cuando se dificulta este
movimiento.
Métodos para aumentar su resistencia mecánica
Basados en reacciones en el estado sólido,
halladas en un número relativamente pequeño
de sistemas de aleación
Basados en el endurecimiento por aleación
(formación de soluciones sólidas o presencia de
una segunda fase) que se produce en todas las
aleaciones. Este método es el más común
Los elementos de aleación en solución sólida endurecen siempre el metal solvente. El endurecimiento producido por un determinado elemento de aleación parece depender de las diferencias en tamaño y la estructura electrónica que existen entre este elemento y el metal solvente
Endurecimiento por aleación
Reacciones en el estado sólido
Estas reacciones en el estado sólido son
especialmente significativas por las
siguientes razones:
Aumentan la dureza muy por encima del
grado posible conseguido en el
endurecimiento por aleación.
No requieren que la pieza se deforme
plásticamente.
Permiten realizar el endurecimiento en el
momento más conveniente del proceso
de fabricación.
Inconvenientes
No en todos los sistemas de aleación pueden producirse reacciones en el estado sólido.
Una reacción en el estado sólido en condiciones de equilibrio no conduce a un endurecimiento apreciable. Para producir el endurecimiento es necesario formar una estructura fuera de equilibrio
El grado de endurecimiento producido por una reacción determinada en el estado sólida varía de sistema a sistema y puede ser insignificante en algunos casos. La aparición de una reacción dada debe considerarse condición necesaria pero no suficiente para el endurecimiento.
Descomposición eutectoide
Para producir la descomposición
eutectoide se requieren condiciones
como las que se representan en un
diagrama eutectoide típico
Precipitación en la solución
sólida.
Si el límite entre una región monofásica y
otra bifásica (la línea de solvus), se inclina
en la forma indicada en la figura, puede
producirse la precipitación
Ordenación de una solución
sólida desordenada
Para que la ordenación sea posible,
debe poder realizarse en la fase sólida
del sistema de aleación en cuestión, una
reacción del tipo de la figura
Reacción de difusión.
La composición de una aleación endurecible (un metal B en un metal A) debe variar de una región de una fase a otra de dos fases, como resultado de la difusión de un tercer componente (metal C) hacia la aleación inicial.
ENDURECIMIENTO POR
ENVEJECIMIENTO (PRECIPITACIÓN)
hay dos métodos principales para aumentar la resistencia y la dureza de una aleación dada: trabajo en frío o tratamiento térmico. El proceso de tratamiento térmico más importante para aleaciones no ferrosas es el de endurecido por envejecimiento o por precipitación.
OBJETIVOS DEL ENVEJECIMIENTO
Aumentar la resistencia de muchas aleaciones de aluminio y otros metales.
Crear, en una aleación tratada térmicamente, una dispersión densa y fina de partículas precipitadas en una matriz de metal deformable. Las partículas precipitadas actúan como obstáculos del movimiento de las dislocaciones y, así, refuerzan la aleación tratada térmicamente.
Para aplicar este tratamiento térmico, el diagrama de equilibrio debe mostrar solubilidad sólida parcial, y la pendiente de la línea de solvus debe ser tal que haya mayor solubilidad a una temperatura mayor que a una menor.
El proceso para obtener una aleación endurecida por precipitación puede dividirse en tres partes:
1. Elección de la composición: Aún cuando el efecto máximo de endurecimiento se produce, en este caso, con un contenido del 6% de metal B límite de solubilidad de este en el metal A, puede producirse cierto endurecimiento en todo el intervalo de composiciones en el que pueden existir en equilibrio las fases (a) y (b). En la práctica, se usan otras composiciones además de la que produce el máximo endurecimiento.
2. Tratamiento térmico de la solución: El objeto de esta etapa, es disolver un máximo de la segunda fase en la solución sólida (a) y después, retener esta solución hasta alcanzar la temperatura ambiente. Esto se efectúa así:
Calentando la aleación hasta una temperatura elevada, pero inferior a la que produciría un crecimiento excesivo de grano o la fusión de uno de los constituyentes.
Manteniendo esta temperatura desde una hasta varias horas, dependiendo dl espesor de la pieza para que pueda producirse la solución.
Templado en agua hasta obtener una solución sólida sobresaturada (a) a la temperatura ambiente. Después del tratamiento de disolución la dureza es relativamente baja, pero superior a la del material enfriado lentamente y revenido.
3. Tratamiento térmico de precipitación: Es necesario un tratamiento de precipitación de la aleación para la formación de un precipitado finamente disperso. La formación de dicho precipitado en la aleación es el objetivo del envejecimiento. El precipitado fino en la aleación impide el movimiento de las dislocaciones durante la deformación, forzando a que éstas pasen a través de las partículas de precipitado cortándolas o rodeándolas. La aleación resulta reforzada mediante esta restricción del movimiento de las dislocaciones durante la deformación. En esta etapa se obtiene la dureza máxima de estas aleaciones, la solución sobresaturada sufre cambios que conducen a la formación de la segunda fase.
APLICACIONES DEL ENDURECIMIENTO
POR PRECIPITACIÓN El endurecimiento por precipitación es el método más importante para aumentar
la resistencia mecánica de los metales no ferrosos por reacción en el estado sólido. Es especialmente útil para el aluminio, el metal principal de esta clase, y tanto las aleaciones de aluminio de fundición como las de forja son endurecibles por precipitación.
Como la refrigeración retarda la razón de envejecimiento natural; en la industria aeronáutica se utiliza este hecho cuando los remaches de aluminio aleado, que suelen envejecer a temperatura ambiente, se mantienen dentro de refrigeradores con un alto grado de congelación hasta que se remachan. Los remaches se han tratado previamente con un tratamiento de solución, y como tienen una fase única son muy dúctiles. Después de ser remachados, tendrá lugar el envejecimiento a temperatura ambiente, lo cual dará como resultado un incremento en la resistencia y en la dureza.
Como la adición de aleantes y el tratamiento térmico de precipitación disminuyen la resistencia a la corrosión del aluminio, algunas de las aleaciones de resistencia mecánica más elevada están protegidas con una capa de aluminio puro firmemente unida a la superficie por medio de un proceso de laminación en caliente.
El envejecimiento en los aceros es de interés secundario comparado con el endurecimiento por temple, pero existen algunos aspectos a los que se debe prestar atención. Los aceros con bajo contenido de carbono son susceptibles a un fenómeno de envejecimiento (natural) que puede tener dos efectos perjudiciales:
1. Deformación no uniforme durante el trabajo plástico en frío. 2. Ductilidad del acero y hacerlo inadecuado para aplicaciones difíciles de embutido de chapas.
Propiedades
de los
metales y sus
diferentes
aleaciones
Aluminio
Es el elemento metálico más abundante en la corteza terrestre
Al contacto con el aire se cubre rápidamente con una capa dura y transparente de óxido de aluminio que resiste la posterior acción corrosiva. Por esta razón, los materiales hechos de aluminio no se oxidan. El metal reduce muchos compuestos metálicos a sus metales básicos.
El aluminio y su mayoría de aleaciones resisten perfectamente a la corrosión atmosférica ordinaria y pueden usarse sin recubrimiento protector. El metal puro es más resistente al ataque; un recubrimiento podría ser el tratamiento de anodización.
Aleaciones en aluminio para
fundición en arena
La mayor parte de las aleaciones están basadas en sistemas de aluminio-cobre o aluminio-silicio, con adiciones para mejorar las características de fundición o de servicio.
Entre las aleaciones aluminio-cobre, la que contiene 8% de cobre ha sido usada por mucho tiempo como la aleación para fines generales, aunque las adiciones de silicio y hierro, mejoran las características de la fundición por que la hacen menos quebradiza en caliente; la adición de zinc, mejora su maquinabilidad.
Las aleaciones con 12% de cobre son ligeramente más resistentes que las de 8%, pero considerablemente menos tenaces.
Las aleaciones de aluminio- silicio son de gran aplicación por sus excelentes cualidades para la fundición y su resistencia a la corrosión; no son quebradizas en caliente y es fácil obtener con ellas fundiciones sólidas en secciones gruesas o delgadas, la más comúnmente utilizada es la que contiene 5% de silicio, se solidifica normalmente con una gruesa estructura hipereutéctica que se modifica antes de fundirse por la adición de una pequeña cantidad de sodio para darle una estructura fina eutéctica de mayor resistencia mecánica y tenacidad, el contenido de hierro debe ser bajo para evitar la fragilidad.
Las aleaciones de aluminio-magnesio son superiores a casi todas las otras aleaciones de fundición de aluminio en cuanto a resistencia, corrosión y maquinabilidad; además de excelentes condiciones de resistencia mecánica y ductilidad.
Designaciones de las
aleaciones de aluminio.
Se designan con un numero de 4 dígitos de acuerdo con el sistema adoptado por la Aluminium Association. El primer digito indica el tipo de aleación, de acuerdo con el elemento principal. El segundo indica las aleaciones especificas en la aleación, los dos últimos indican la aleación especifica de aluminio o la pureza de éste.
La designación del temple indica el tratamiento que ha recibido la aleación para llegar a su condición y propiedades actuales. El temple se indica con las letras: O(recocidas), F(tal como fue fabricada), H(trabajada en frío) o T.
Las aleaciones de aluminio forjado se dividen en dos clases: endurecidas y reforzadas solo con trabajo en frío y las que deben sus propiedades mejoradas al tratamiento térmico.
Las aleaciones más importantes endurecibles al trabajarlas son el aluminio comercialmente puro(1100) o la aleación con 1.25% de manganeso(3003); las cuales pueden endurecerse con trabajo en frío, pero no se someten a tratamiento térmico.
Las aleaciones de aluminio pueden subdividirse en dos grandes grupos, para forja y aleaciones para fundición, de acuerdo con el proceso de fabricación. Las aleaciones para forja, es decir chapas, láminas, extrusión, varillas y alambres, se clasifican de acuerdo con los elementos que contengan en aleación
Las aleaciones de aluminio pueden subdividirse en dos grandes grupos, para forja y aleaciones para fundición, de acuerdo con el proceso de fabricación.
Las aleaciones para forja, es decir chapas, láminas, extrusión, varillas y alambres, se clasifican de acuerdo con los elementos que contengan en aleación
Las aleaciones de aluminio para fundición se han desarrollado por sus buenas cualidades de colabilidad, fluidez y capacidad de alimentación de los moldes, así como por la optimización de las propiedades de resistencia y tenacidad o resistencia a la corrosión de estas aleaciones
Cobre El cobre es uno de los metales de mayor uso, de
apariencia metálica y color pardo rojizo
Ya era conocido en épocas prehistóricas, y las primeras herramientas y enseres fabricados probablemente fueran de cobre. Se han encontrado objetos de este metal en las ruinas de muchas civilizaciones antiguas, como en Egipto, Asia Menor, China, sureste de Europa, Chipre (de donde proviene la palabra cobre), Creta y América del Sur. El cobre puede encontrarse en estado puro.
Presenta una elevada conductividad del calor y electricidad, gran resistencia a la corrosión, gran maleabilidad y ductilidad, además de su belleza.
El cobre puro es blando, pero puede endurecerse posteriormente por deformación en frío.
Aleaciones de Cobre
Las aleaciones de cobre, mucho más duras que el metal puro, presentan una mayor resistencia y por ello no pueden utilizarse en aplicaciones eléctricas, no obstante.
Su resistencia a la corrosión es casi tan buena como la del cobre puro y son de fácil manejo.
Las dos aleaciones más importantes son el latón, una aleación con cinc, y el bronce, una aleación con estaño. A menudo, tanto el cinc como el estaño se funden en una misma aleación, haciendo difícil una diferenciación precisa entre el latón y el bronce. ambos se emplean en grandes cantidades.
También se usa el cobre en aleaciones con oro, plata y níquel, y es un componente importante en aleaciones como el monel, el bronce de cañón y la plata alemana o alpaca.
El cobre forma dos series de compuestos
químicos: de cobre (I), en la que el cobre tiene
una valencia de 1, y de cobre (II), en la que su
valencia es 2.
Los compuestos de cobre (I) apenas tienen
importancia en la industria y se convierten
fácilmente en compuestos de cobre (II) al
oxidarse por la simple exposición al aire
Los compuestos de cobre (II) son estables,
algunas disoluciones de cobre tienen la
propiedad de disolver la celulosa, por lo cual se
usan grandes cantidades de cobre en la
fabricación de rayón
La aleación de cobre más barata es el latón
con alto contenido de zinc y por lo común es el
que se utiliza salvo cuando se requiere alta
resistencia a la corrosión sometido a esfuerzo o
a las propiedades mecánicas especiales de
otras aleaciones
Los bronces al estaño se utilizan para obtener
una alta resistencia con buena ductilidad.
Las aleaciones de cobre con aluminio silicio o
níquel son buenas por su resistencia a la
corrosión.
Latones
Las aleaciones útiles de cobre y zinc contienen hasta un 40 % de zinc, las que contienen del 30 al 35 % son las de mayor aplicación por ser baratas, muy dúctiles y fáciles de trabajar.
Al disminuir el contenido de zinc, las aleaciones se aproximan cada vez más al cobre en sus propiedades y mejoran su resistencia a la corrosión.
Se pueden presentar agrietamientos por esfuerzos producidos en la elaboración con latones de alto contenido de zinc pero raras veces en los de 15% de zinc, este es un agrietamiento espontáneo, que se produce por la exposición a la corrosión atmosférica en objetos de latón con grandes tensiones superficiales residuales.
Puede evitarse por medio del recocido de alivio de tensiones de 246 a 276 grados centígrados, sin que se ablande la pieza
Se agrietarán al ser expuestas a condiciones de corrosión bajo grandes esfuerzos de servicio.
Las aleaciones de zinc del 5 al 20% son de aplicación en operaciones de soldado con soldadura fuerte, a causa de no ser susceptibles al agrietamiento por esfuerzos producidos en la elaboración, debido a su color rojo y porque su alto punto de fusión es conveniente.
El trabajo en frío aumenta la dureza y la resistencia a la tracción y disminuye la ductilidad, medida por el alargamiento o reducción del área.
El recocido por debajo de cierta temperatura no tiene prácticamente efecto alguno, por el intervalo(rango), de cristalización se produce un descenso rápido de la resistencia y un aumento de la ductilidad.
En este punto, el efecto del trabajo en frío es eliminado casi en su totalidad.
El latón para resortes debe laminarse con una dureza que sea compatible con las operaciones subsiguientes de formado. Para artículos que requieren dobleces pronunciados, o para las operaciones de embutido profundo, debe usarse latón recocido.
La adición de plomo al latón lo hace de corte fácil y notablemente maquinable. Las adiciones del 0.75 al 1.25% de Estaño mejoran su resistencia a la corrosión.
El Aluminio se agrega al latón para mejorar su resistencia a la corrosión, particularmente en las aplicaciones de tubos para condensadores.
El bronce de manganeso es un latón complejo para el trabajo en caliente, de alta resistencia mecánica y de resistencia al desgaste por abrasivos.
Bronces
Los tres bronces al estaño más comunes contienen aproximadamente 5, 8 y 10% de estaño y se conocen como aleaciones A, C y D, respectivamente.
Contienen por lo general, fósforo desde trazas hasta 0.40%, lo cual mejora sus cualidades para fundición o vaciado, los endurece un poco y ha dado origen al nombre conducente a Bronce Fosforosos.
Los bronces se caracterizan por sus propiedades elásticas.
Los Bronces al Aluminio, con 5 y 8% de Aluminio, son aplicables por su alta resistencia mecánica y su buena resistencia a la corrosión, y algunas veces a causa de su color dorado
Los que contienen 10% de aluminio y otras aleaciones con cantidades aún mayores son muy plasticas en caliente y tienen resistencia mecánica excepcionalmente alta, en particular después del tratamiento térmico.
Bronces al silicio: Se fabrican cierto numero de aleaciones en las cuales el Silicio es el elemento principal de aleación, pero también contienen cantidades apreciables de Zinc, hierro, estaño o manganeso.
Estas aleaciones son tan resistentes a la corrosión como el cobre y poseen excelentes propiedades para el trabajo en caliente combinadas con alta resistencia mecánica. Su característica sobresaliente es la soldabilidad por todos los métodos.
Se usan mucho aleaciones parar soldadura al arco u oxiacetilénica en depósitos de agua caliente y para procesos químicos.
Los cuproníqueles y los metales llamados plata de níquel o plata alemana son de color blanco y no pierden su brillo en ambientes atmosféricos. Son extraordinariamente maleables y pueden trabajarse mucho sin recocerlos. Las aleaciones con níquel tienen las mejores propiedades a temperaturas elevadas de todas las aleaciones de cobre.
Propiedades de las aleaciones de cobre
obtenidas por fundición
Aleaciones endurecibles por
envejecimiento Son varias las aleaciones que endurecen notablemente por precipitación, tales como las aleaciones con berilio y circonio.
Las aleaciones Cu-Be, Cuyo diagrama de equilibrio se representa en la figura 13.23a, se utilizan, debido a su elevada resistencia mecánica y alta rigidez, como muelles, engranajes y como elementos anticentellantes.
Estas aleaciones se producen de forma que contengan entre un 0.6 y un 2% de Be con adiciones de Co entre el 0.2 y el 2.5% de manera que produzcan precipitados del tipo BeCo que endurecen grandemente la matriz.
La combinación de los tratamientos de envejecimiento o precipitación con procesos de deformación en frío hacen que las cargas de roturas alcancen valores cercanos a los 1500 MPa, que constituye la resistencia más elevada de las aleaciones comerciales de cobre.
Aleaciones de Hierro y
Carbono
Las aleaciones de hierro que tienen desde
pequeñas cantidades, alrededor del 0.03 %,
a un 1.2% de carbono, con cantidades de un
0.25 a 0.7% de Mn y/o Si y pequeñas
cantidades no superiores a 0.050% de S y P,
reciben el nombre de aceros al carbono o
aceros ordinarios de construcción.
Cuando en su composición aparecen otros
elementos de aleación, reciben el nombre
de aceros aleados.
fases sólidas
Ferrita (δ) es una solución sólida de carbono en
hierro δ que tiene una estructura c.c. y un límite de
solubilidad máxima de carbono de 0.09% a 1465°C.
Austenita (γ), es una solución intersticial de carbono en el
hierro γ que tiene una estructura cristalina c.c.c. y presenta
una solubilidad máxima del carbono mucho mayor,
alrededor del 2.08% a 1148°C, que disminuye hasta el 0.8%
a 723°C, temperatura eutectoide.
Ferrita (α) es una solución sólida de carbono en el
hierro a que tiene igualmente una estructura cristalina c.c.
y presenta una solubilidad del carbono muy reducida, tan
sólo del 0.02% a la temperatura eutectoide y que
disminuye hasta 0.005% de C a temperatura ambiente.
Cementita es un compuesto intermetálico formado por un átomo de carbono y tres de hierro. La cementita es un
compuesto duro y frágil.
Son muchos los parámetros que influyen en las características mecánicas de un acero, ya que estas aleaciones pueden endurecerse prácticamente por todos los mecanismos de endurecimiento ya estudiados: aleación, deformación, precipitación y transformación martensítica.
Variando la forma de calentamiento y enfriamiento de los aceros, se pueden obtener diferentes combinaciones de las propiedades mecánicas de los aceros.
La temperatura a la cual comienza la transformación de austenita a martensita se denomina inicio de martensita, o temperatura Ms
la temperatura a la cual la
transformación termina, fin de martensita,
o temperatura Mf.
La temperatura Ms disminuye para los
aceros al carbono a medida que
aumenta el porcentaje en peso de
carbono
La dureza y
resistencia de la
martensita está
directamente
relacionada con
su contenido en
carbono, y
ambas
propiedades
aumentan a
medida que el
contenido de
carbono
aumenta
Las martensitas de acero con bajo
contenido de carbono endurecen
principalmente por la elevada densidad
de dislocaciones formadas durante el
enfriamiento y por el efecto de solución
sólida intersticial. Cuando el contenido
de carbono se eleva por encima del 0.2
%, el efecto de solución sólida intersticial
comienza a ser muy importante
Clasificación de los aceros
ACEROS AL CARBONO
Más del 90% de todos los aceros son aceros al
carbono.
Estos aceros contienen diversas cantidades de
carbono y menos del 1,65% de manganeso, el
0,60% de silicio y el 0,60% de cobre.
Productos fabricados con aceros al carbono:
máquinas, carrocerías de automóvil, la mayor
parte de las estructuras de construcción de
acero, cascos de buques, somieres y horquillas.
Clasificación
Aceros de bajo carbono (0.008% -0.25% de Carbono): Algunas
de las propiedades de este tipo de aceros son: dúctiles, buena
soldabilidad, buena maquinabilidad, no son buenos para la
fatiga. Dentro de las aplicaciones podemos encontrar láminas,
tuberías, alambres, varillas, perfilería, flejes, placas, entre otras.
Aceros de medio carbono (0.25% -0.60% de Carbono): Algunas
de las propiedades de este tipo de aceros son: buena
resistencia, buena soldabilidad, buena maquinabilidad, son
dúctiles. Dentro de las aplicaciones podemos encontrar los
aceros estructurales, árbol de levas, ejes, bielas, piezas forjadas,
entre otras.
Aceros de alto carbono (0.60% -2.11% de Carbono): Algunas de
las propiedades de este tipo de aceros son: materiales muy
duros, frágiles, bajo soldabilidad, se pueden deformar en frio o
en caliente. Dentro de las aplicaciones podemos encontrar
brocas, limas, buriles, herramientas pequeñas de torno, resortes,
martillos, rieles cigüeñales, entre otras
ACEROS ALEADOS Se da la denominación a los aceros aleados aquellos que
contienen además de hierro y carbono, otros elementos que se añaden para aumentar su resistencia.
Dentro de los aceros aleados podemos encontrar:
Aceros estructurales: Son aquellos aceros que se emplean para diversas partes de máquinas, tales como engranajes, ejes y palancas. Además se utilizan en las estructuras de edificios, construcción de chasis de automóviles, puentes, barcos y semejantes. El contenido de la aleación varía desde 0,25% a un 6.0%.
Aceros para herramientas: Aceros de alta calidad que se emplean en herramientas para cortar y modelar metales y no-metales. Por lo tanto, son materiales empleados para cortar y construir herramientas tales como taladros, escariadores, fresas, terrajas y machos de roscar.
Aceros Especiales: Los Aceros de Aleación especiales son los aceros inoxidables y aquellos con un contenido de cromo generalmente superior al 12%. Estos aceros de gran dureza y alta resistencia a las altas temperaturas y a la corrosión, se emplean en turbinas de vapor, engranajes, ejes y rodamientos
ACEROS DE BAJA ALEACIÓN Y ALTA
RESISTENCIA
Esta familia es la más reciente de las cuatro grandes clases de acero.
Son más baratos que los aceros aleados convencionales ya que contienen cantidades menores de los costosos elementos de aleación. Sin embargo, reciben un tratamiento especial que les da una resistencia mucho mayor que la del acero al carbono.
Por ejemplo, los vagones de mercancías fabricados con aceros de baja aleación pueden transportar cargas más grandes porque sus paredes son más delgadas que lo que sería necesario en caso de emplear acero al carbono.
Además, como los vagones de acero de baja aleación pesan menos, las cargas pueden ser más pesadas. En la actualidad se construyen muchos edificios con estructuras de aceros de baja aleación.
Las vigas pueden ser más delgadas sin disminuir su resistencia, logrando un mayor espacio interior en los edificios.
ACEROS DE ALTA ALEACIÓN - INOXIDABLES
Los aceros inoxidables contienen cromo, níquel y otros elementos de aleación, que los mantienen brillantes y resistentes a la herrumbre y oxidación a pesar de la acción de la humedad o de ácidos y gases corrosivos.
Algunos aceros inoxidables son muy duros; otros son muy resistentes y mantienen esa resistencia durante largos periodos a temperaturas extremas.
Debido a sus superficies brillantes, en arquitectura se emplean muchas veces con fines decorativos.
El acero inoxidable se utiliza para las tuberías y tanques de refinerías de petróleo o plantas químicas, para los fuselajes de los aviones o para cápsulas espaciales.
También se usa para fabricar instrumentos y equipos quirúrgicos, o para fijar o sustituir huesos rotos, ya que resiste a la acción de los fluidos corporales.
En cocinas y zonas de preparación de alimentos los utensilios son a menudo de acero inoxidable, ya que no oscurecen los alimentos y pueden limpiarse con facilidad.
Los aceros inoxidables a su vez se clasifican en: Ferriticos, Martensiticos, Austeniticos y Dúplex
ELEMENTOS DE ALEACIÓN EN LOS
ACEROS
Elemento Símbolo Descripción
Aluminio Al Es usado principalmente como desoxidante en la
elaboración de acero. También reduce el
crecimiento del grano al formar óxidos y nitruros
Azufre S Se considera como un elemento perjudicial en las
aleaciones de acero, una impureza. Sin embargo,
en ocasiones se agrega hasta 0.25% de azufre para
mejorar la maquinabilidad. Los aceros altos en
azufre son difíciles de soldar pueden causar
porosidad en las soldaduras
Carbono C Es el elemento de aleación más efectivo, eficiente
y de bajo costo. En aceros enfriados lentamente, el
carbón forma carburo de hierro y cementita, la
cual con la ferrita forma a su vez la perlita. Cuando
el acero se enfría más rápidamente, el acero al
carbón muestra endurecimiento superficial. El
carbón es el elemento responsable de dar la
dureza y alta resistencia del acero.
Elemento Símbolo Descripción
Boro B Este elemento logra aumentar la capacidad de
endurecimiento cuando el acero está totalmente
desoxidado. Una pequeña cantidad de Boro,
(0.001%) tiene un efecto marcado en el
endurecimiento del acero, ya que también se
combina con el carbono para formar los carburos
que dan al acero características de revestimiento
duro.
Cobalto Co Es un elemento poco habitual en los aceros, ya
que disminuye la capacidad de endurecimiento.
Sin embargo, se puede usar en aplicaciones
donde se requiere un revestimiento duro para
servicio a alta temperatura, ya que produce una
gran cantidad de solución sólida endurecedora,
cuando es disuelto en ferrita o austenita.
Cobre Cu Este elemento aumenta la resistencia a la corrosión
de aceros al carbono.
Elemento Símbolo Descripción
Cromo Cr Es un formador de ferrita, aumentando la
profundidad del endurecimiento. Así mismo,
aumenta la resistencia a altas temperaturas y evita
la corrosión. El Cromo es un elemento
revestimientos o recubrimientos duros de gran
resistencia al desgaste, como émbolos, ejes, entre
otros.
Fósforo P Se considera un elemento perjudicial en los aceros,
casi una impureza, al igual que el azufre, ya que
reduce la ductilidad y la resistencia al impacto. Sin
embargo, en algunos tipos de aceros se agrega
deliberadamente para aumentar su resistencia a la
tensión y mejorar la maquinabilidad.
Manganeso Mn Es uno de los elementos fundamentales e
indispensables, está presente en casi todas las
aleaciones de acero. El Manganeso es un
formador de austenita, y al combinarse con el
azufre previene la formación de sulfuro de hierro en
los bordes del grano, altamente perjudicial durante
el proceso de laminación. El Manganeso se usa
para desoxidar y aumentar su capacidad de
endurecimiento
Elemento Símbolo Descripción
Molibdeno Mo También es un elemento habitual, ya que aumenta
mucho la profundidad de endurecimiento del
acero, así como su resistencia al impacto. El
Molibdeno es el elemento más efectivo para
mejorar la resistencia del acero a las bajas
temperaturas, reduciendo, además, la perdida de
resistencia por templado. Los aceros inoxidables
austeníticos contienen Molibdeno para mejorar la
resistencia a la corrosión.
Nitrógeno N Puede agregarse a algunos tipos de acero, para
promover la formación de austenita. También,
para reducir la cantidad de Níquel en los aceros
inoxidables. El Nitrógeno afecta las propiedades
mecánicas del acero
Níquel Ni Es el principal formador de austenita, que aumenta
la tenacidad y resistencia al impacto. El Níquel se
utiliza mucho en los aceros inoxidables, para
aumentar la resistencia a la corrosión. Ofrece
propiedades únicas para soldar Fundición.
Elemento Símbolo Descripción
Plomo Pb Es un ejemplo de elemento casi insoluble en hierro.
Se añade plomo a muchos tipos de acero para
mejorar en gran manera su maquinabilidad.
Titanio Ti Básicamente, el Titanio se utiliza para estabilizar y
desoxidar acero, aunque debido a sus
propiedades, pocas veces se usa en soldaduras
Tungsteno W Se añade para impartir gran resistencia a alta
temperatura. El Tungsteno también forma carburos,
que son excepcionalmente duros, dando al acero
una gran resistencia al desgaste, para aplicaciones
de revestimiento duro o en acero para la
fabricación de herramientas.
Vanadio V Facilita la formación de grano pequeño y reduce
la pérdida de resistencia durante el templado,
aumentando por lo tanto la capacidad de
endurecimiento. Así mismo, es un formador de
carburos que imparten resistencia al desgaste en
aceros para herramientas, herramientas de corte,
entre otras.
CLASIFICACIÓN
AISI/SAE DE LOS
ACEROS
La inmensa variedad de aceros que pueden obtenerse por los distintos porcentajes de carbono y sus aleaciones con elementos como el cromo, níquel, molibdeno, vanadio, entre otros, ha provocado la necesidad de clasificar mediante nomenclaturas especiales, que difieren según la norma o casa que los produce para facilitar su conocimiento y designación.
El sistema de designación AISI/SAE utiliza cuatro dígitos para designar los aceros al carbono y aceros aleados
Los dos últimos dígitos indican el contenido, de carbono en centésimas de porcentaje.
Para aceros al carbono el primer dígito es 1. Los aceros al carbono corrientes se designan 10XX (ejemplo 1045 es acero al carbono con 0.45% de carbono).
En los aceros aleados los dos primeros dígitos
indican los principales elementos de aleación y
sus rangos.
A veces se intercalan letras después de los dos
primeros dígitos para indicar otra característica
(B indica Boro, L indica Plomo).
También pueden usarse prefijos (M indica
calidad corriente, E indica horno eléctrico, H
indica endurecible)
Aceros al Carbono
10XX Simple Carbono:
Acero 1016, Acero 1010, Acero 1026
Aplicaciones: Ejes, pasadores, tornillos, tuercas,
remaches, grapas, entre otros.
Acero 1045 - Aplicaciones: Pernos, engranajes, rieles
para cigüeñales, martillos, palas, entre otros.
11XX Resulfurado (Azufre):
Acero 1108 Aplicaciones: Tornillos, tuercas, casquillos,
bujes, entre otros.
12XX Resulfurado y Refosforado (Azufre y Fosforo):
Acero 1212 – 12L14 Aplicaciones: Tornillería, acoples,
bujes, casquillos, entre otros.
Aceros al Manganeso
13XX: Mn 1.75%
15XX: Mn 5.00%
Ejemplos: Acero 1518
Aplicaciones: Piñones, cojinetes, camisas,
entre otros.
Aceros al Níquel
23XX: Ni 3.50%
25XX: Ni 5.00%
Aceros al Níquel – Cromo
31XX: Ni 1.25% - Cr 0.80%
32XX: Ni 1.75 % - Cr 1.07%
33XX: Ni 3.50% - Cr 1.50% 2.4.1.5
Aceros al Molibdeno
40XX: Mo 0.52%
Aceros al Cromo – Molibdeno
41XX: Cr 0.50% - Mo 0.50% (Aceros para temple)
Ejemplos: Acero 4140 - Para altos esfuerzos de fatiga y torsión
Aplicaciones: Ejes, bielas, arboles de transmisión, arboles de turbina a vapor, taladros, brocas, entre otros.
Aceros al Níquel – Cromo – Molibdeno
43XX: Ni 1.82% -Cr 0.50% -Mo 0.25% (Aceros
para temple): Ejemplos: Acero 4340 - Para altos
esfuerzos de fatiga y torsión
Aplicaciones: Ejes de transmisión, discos para
frenos, cigüeñales, engranajes, entre otros.
86XX: Ni 0.55% -Cr 0.50% -Mo 0.20%: Ejemplos:
Acero 8620
Aplicaciones: Piñones para cajas, cigüeñales,
ejes sin fin, engranajes, entre otros
Aceros al Cromo
50XX: Cr 0.65%
51XX: Cr 1.25%: Ejemplos: Acero 5160
Aplicaciones: Cuchillas cortamaleza, barras de torsión, cuchillas para corte en frio de metales, piezas sometidas al desgaste, entre otros.
Aceros al Cromo -Vanadio
61XX: Cr 0.60% - V 0,15%
2.4.2.10 Aceros al Silicio –Manganeso
92XX: Si 1.40% - Mn 0.85%
RESUMEN CLASIFICACIÓN SAE DE LOS
ACEROS
ENSAYOS PARA DETERMINAR LAS
CARACTERÍSTICAS DE LOS ACEROS
ANÁLISIS QUÍMICO
Este ensayo tiene por finalidad, determinar la composición química del acero. El método espectrográfico es el más utilizado.
Este procedimiento se opera colocando en incandescencia el material a ensayar mediante una potente fuente de calor, tal como un arco voltaico.
La luz emitida se descompone por medio de prismas en un espectro, cada línea del espectro corresponde a un determinado elemento químico de la muestra ensayada.
ENSAYOS METALOGRÁFICOS
El ensayo metalográfico tiene por objeto establecer el estado del acero en un instante de su proceso.
Este ensayo concretamente, persigue el estudio de la integridad y estructura del acero.
La integridad del acero está determinada por la continuidad o discontinuidad de la masa metálica.
Se dice que el acero es integro o continuo, cuando carece de discontinuidades físicas como son: fisuras, sopladuras, micro cavidades de contracción e inclusiones no metálicas.
ENSAYOS MICROSCÓPICOS
Este ensayo es muy importante previo al uso del
acero porque se adelanta a los resultados
prácticos, de esta forma se puede predecir si
puede servir para el uso a que está destinado.
La misión de los estudios metalográficos es el
conocimiento de las propiedades y el
comportamiento del acero bajo los determinados
tipos de procesos a los que se les somete, creando
así las bases para el diseño de la pieza a elaborar.
Por la vía microscópica se pueden comprobar los
defectos de elaboración y las causas de las
averías, roturas, tamaños de grano, así como la
estructura del acero en cada parte del proceso.
ENSAYOS MACROSCÓPICOS
Este ensayo se usa para identificar la distribución y el contenido de inclusiones.
Puede hacerse con una lupa de un solo lente o con un microscopio común de bajo poder. Puede hacerse directamente sobre la zona elegida para la observación o puede ser necesario previamente sensibilizar la falla mediante un reactivo.
Para el estudio macroscópico se prepara una superficie plana haciendo un torneado escalonado, un cepillado, rectificado, y finalmente se desbasta con papel de esmeril hasta lija 600.
La situación de estas superficies se elige de acuerdo con el fin pretendido para el ensayo, que determina también el tipo de acabado que debe darse.
Para este caso es necesario pulir con paño de diamante hasta 1/4 de micra, posteriormente se procede a la observación de la probeta previamente atacada, se analiza y se presentan los resultados.
ENSAYO DE DUREZA
Los ensayos de dureza miden la resistencia a la penetración sobre la superficie del acero, efectuada por un objeto duro.
Se han diseñado diversas pruebas de durezas, pero las que se utilizan en este caso son el ensayo de dureza Brinell, el ensayo de dureza Rockwell y el ensayo de dureza Vickers (micro dureza).
Dureza BRINELL (HB): El ensayo de dureza Brinell consiste en comprimir sobre la superficie del acero una bola de acero de 10 mm de diámetro con una carga de 3000 Kg. Para evitar una huella demasiado profunda en los metales blandos se reduce la carga a 500 Kg. Para los metales muy duros se emplea una bola de carburo de Wolframio para que sea mínima la deformación del penetrador.
La cifra de dureza Brinell (HB) es el resultado
de dividir la carga P por el área superficial
de la huella. Se emplea la fórmula:
En la que:
P= Carga Aplicada en Kg.
D= Diámetro de la Bola en mm.
d= Diámetro de Huella en mm
Dureza ROCKWELL (HR): Es uno de los ensayos de dureza más empleados. Su aceptación general se debe a la rapidez, la ausencia de error personal, la capacidad para distinguir bajas diferencias de dureza en los aceros y el pequeño tamaño de huella, que hace posible ensayar sin deteriorar las piezas.
El ensayo utiliza la profundidad de penetración, bajo carga constante, como medida de la dureza.
El ensayo Rockwell emplea como penetradores una bola de acero, para materiales con resistencia a la tracción de hasta 77 Kg/mm2, y un cono de diamante (penetrador Brale) para los ensayos de mayor resistencia y mayor dureza.
El intervalo útil de este ensayo Rockwell C es el comprendido entre 20 y 70 HRC unidades, para materiales más blandos o para materiales delgados que posean una capa cementada o nitrurada de emplea otro ensayo, Rockwell B.
Ensayo de Micro Dureza VICKERS (NDV):
Para medir la dureza a superficies de áreas
muy pequeñas, forma penetraciones tan
pequeñas que se requiere un microscopio
para efectuar la medición.
Es muy útil para medir el gradiente de
dureza en una superficie calibrada,
también para medir las determinaciones
de dureza de los constituyentes de una
micro estructura.
Se usa como penetrador una pirámide de
diamante de base cuadrada.
Se define como la relación de la carga al área de la superficie de la huella.
La ecuación que define la dureza Vickers es:
En la que: P = carga aplicada en Kg.
d = media de la longitud de las dosdiagonales en mm.
680 = ángulo medio formado por las dos caras opuestas de lapirámide de diamante = q/2 donde; q = 1360
ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo de tracción se usa para obtener una información básica sobre la resistencia mecánica de los aceros y como ensayo de recepción para la especificación de los mismos.
En el ensayo de tracción se somete la probeta a una fuerza de tracción monoaxial, que va aumentando de forma progresiva y se van midiendo simultáneamente los correspondientes alargamientos. Con los datos de carga y alargamiento se construye una curva esfuerzo - deformación convencional.
La resistencia a la tracción es el cociente obtenido al dividir la carga máxima por la sección transversal inicial de la probeta.
Deformación o Alargamiento: Cuando se
aplica a una probeta una fuerza de tensión
uniaxial, se produce una elongación de la
probeta en la dirección de la fuerza. Tal
desplazamiento se llama deformación.
Por definición, la deformación originada por
la acción de una fuerza de tensión uniaxial
sobre una muestra metálica, es el cociente
entre el cambio de longitud de la muestra en
la dirección de la fuerza y la longitud original.
Donde:
l es la longitud después de la acción
de la fuerza
lo es la longitud inicial de la pieza
Deformación Elástica y Plástica: Cuando una pieza se somete a una fuerza de tensión uniaxial, se produce una deformación del material.
Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una DEFORMACIÓN ELÁSTICA.
El número de deformaciones elásticas en un material es limitado ya que aquí los átomos del material son desplazados desde su posición original, pero no hasta el extremo de que tomen nuevas posiciones fijas.
Así cuando la fuerza cesa, los átomos vuelven a sus posiciones originales y el material adquiere su forma original.
Si el material es deformado hasta el punto que los átomos no pueden recuperar sus posiciones originales, se dice que ha experimentado una DEFORMACIÓN PLÁSTICA.
Módulo de Elasticidad: En la primera parte del
ensayo de tensión, el material se deforma
elásticamente, o sea que se elimina la carta sobre la
muestra, volverá a su longitud inicial.
Para metales, la máxima deformación elástica es
usualmente menor al 0.5%. En general, los metales y
aleaciones muestran una relación lineal entre la
tensión y la deformación en la región elástica en un
diagrama de tensión – deformación que se describe
mediante la ley de Hooke:
Donde:
E es el módulo de elasticidad o
módulo de Young
σ es el esfuerzo o tensión
es la deformaciónع
Límite Elástico:
Es la tensión a la cual un material muestra deformación plástica significativa.
Debido a que no hay un punto definido en la curva de tensión – deformación donde acabe la deformación elástica y se presente la deformación plástica se elige el límite elástico cuando tiene lugar un 0.2% de deformación plástica
El límite elástico al 0.2% también se denomina esfuerzo de fluencia convencional a 0.2%.
Resistencia máxima a la Tensión: Es la tensión máxima alcanzada en la curva de tensión – deformación. Si la muestra desarrolla un decrecimiento localizado en su sección (un estrangulamiento de su sección antes de la rotura), la tensión decrecerá al aumentar la deformación hasta que ocurra la fractura puesto que la tensión se determina usando la sección inicial de la muestra. Mientras más dúctil sea el metal, mayor será el decrecimiento en la tensión en la curva tensión /deformación después de la tensión máxima.
La resistencia máxima a la tensión de un material se determina dibujando una línea horizontal desde el punto máximo de la curva tensión – deformación hasta el eje de las tensiones (punto TS en la figura).
La tensión a la que la línea intercepta al eje de tensión se denomina resistencia máxima a la tensión, o a veces simplemente resistencia a la tensión o tensión de fractura.
Porcentaje de Elongación (Estiramiento): La cantidad de elongación que presenta una muestra
bajo tensión durante un ensayo proporciona un valor de la ductilidad de un material.
La ductilidad de los materiales comúnmente se expresa como porcentaje de la elongación, comenzando con una longitud de calibración usualmente de 2in (51mm). En general, a mayor ductilidad (más deformable es el metal), mayor será el porcentaje de la elongación. El porcentaje de elongación de una muestra después de la fractura puede medirse juntando la muestra fracturada y midiendo longitud final con un calibrador. El porcentaje de elongación puede calcularse mediante la ecuación:
Porcentaje de Reducción de Área: Este parámetro también da una idea acerca de la ductilidad del material.
Esta cantidad se obtiene del ensayo de tensión utilizando una muestra de 0.5 pulgadas (12.7mm) de diámetro.
Después de la prueba, se mide el diámetro de la sección al fracturar. Utilizando la medida de los diámetros inicial y final, puede determinarse el porcentaje de reducción en el área a partir de la ecuación:
Esfuerzo de Fluencia:
El esfuerzo de fluencia determina si el metal se deformará o no y por ello es más importante que la resistencia a la tracción y es aquel en que el deslizamiento se hace notorio e importante.
Si se diseña un componente que deba soportar una fuerza durante su uso, debe asegurarse que no se deforme plásticamente.
Por ejemplo: Un tornillo de una culata no funcionará adecuadamente cuando se deforme más allá de lo especificado.
Por esto debe seleccionarse un material que tenga un alto punto de fluencia o agrandar el componente lo suficiente para que la fuerza aplicada produzca un esfuerzo por debajo del esfuerzo de fluencia.
Límite de Fluencia: Si durante el ensayo se observa una caída o estabilización de la carga, el esfuerzo correspondiente al valor más alto de dicha carga se denomina límite superior de fluencia y el esfuerzo correspondiente a la mayor carga subsiguiente observada se denomina límite inferior de fluencia.
Ductilidad: Mide el grado de deformación que un material puede soportar sin romperse.
Existen dos procedimientos para describir la ductilidad. Primero, se podría medir por medio del porcentaje de alargamiento o elongación y segundo consiste en medir el cambio porcentual del área, es decir, reducción del área.
Entre mayor % de alargamiento o mayor reducción de área mayor es la ductilidad.
ENSAYO DE RESILENCIA (ENSAYO DE
IMPACTO)
Se utiliza para determinar la tendencia del
material al comportamiento frágil.
La respuesta de la probeta al ensayo de
impacto se mide usualmente por la energía
absorbida en la rotura de la probeta.
La energía absoluta se expresa en Kg/cm²,
es decir, la energía absorbida por unidad de
área de la sección transversal de la probeta
que queda entre el fondo de la entalla y a
cara opuesta a esta última.
Se pueden aplicar varios métodos de
ensayo:
-Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)
-Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508) y
'unnotched cantilever beam impact'
(ASTM D 4812)
Ensayo tracción por impacto (ISO 8256
und ASTM D 1822)
-Dynstat ensayo flexión por impacto (DIN
53435)
ENSAYO DE TORSIÓN
Los ensayos de torsión se realizan para
determinar propiedades de los metales, tales
como el módulo de elasticidad en
cizallamiento, el límite elástico en torsión y el
módulo de rotura.
También se verifican sobre piezas enteras,
tales como tornillos, árboles, ejes y taladros
helicoidales, que están sometidas a cargas
de torsión durante el servicio.
ENSAYOS DE COMPRESIÓN (RECALQUE)
Este método, por su sencillez y efectividad es uno de los más empleados pues, además de ser muy rápido,determina automáticamente y en paralelo, a otros defectos de tipo superficial que el material pudiera contener.
La prueba de compresión se realiza de una manera semejante a la de tensión excepto que las fuerzas actúan empujando los extremos de la probeta.
Con él puede determinarse no solamente la capacidad de deformación, sino que siguiendo un proceso fijado en el
recalcado de la probeta y escalonando el mismo sucesivamente, puede determinarse con bastante certeza el
límite de su capacidad de deformación.
De este modo pueden aceptarse como aptos ciertos materiales para ser procesados por deformación en frío y para la fabricación de piezas en el que se utiliza este principio (tornillos) cuyo recalcado debe sobrepasar este límite.
ACABADOS Y TRATAMIENTO DE LOS MATERIALES
Tratamientos térmicos. El metal es sometido a procesos térmicos en los que no varía su composición química, aunque sí su estructura.
Tratamientos termoquímicos. Los metales se someten a enfriamientos y calentamientos, pero además se modifica la composición química de su superficie exterior.
Tratamientos mecánicos. Se mejoran las características de los metales mediante deformación mecánica, con o sin calor.
Tratamientos superficiales. Se mejora la superficie de los metales sin variar su composición química másica. En estos tratamientos, a diferencia de los termoquímicos, no es necesario llevar a cabo calentamiento alguno.
TRATAMIENTOS TÉRMICOS
Son operaciones de calentamiento y enfriamiento de los metales que tienen por objeto modificar su estructura cristalina (en especial, el tamaño del grano). La composición química permanece inalterable.
Se desarrolla en tres fases: Calentamiento hasta la temperatura máxima, permanencia en la temperatura máxima y enfriamiento desde la temperatura máxima a la temperatura ambiente.
Los tratamientos térmicos de mayor aplicación son: Recocido, Temple, Revenido y Normalizado.
Recocido: Consiste en un calentamiento a temperatura adecuada y de duración determinada, seguido de un enfriamiento lento de la pieza tratada. Su objetivo es destruir estados anormales constitucionales y estructurales, que endurecen el material, permitiendo ablandarlos para poder trabajarlos mejor.
Temple: Consiste en un calentamiento del material hasta una temperatura crítica, seguido de un enfriamiento muy rápido para impedir la transformación normal del constituyente obtenido en el calentamiento. El objetivo del temple es aumentar la dureza y resistencia mecánica, a través de la obtención de martensita.
Revenido: Es un tratamiento complementario del temple y se aplica, por tanto, exclusivamente a los aceros templados. El revenido normal se realiza a los aceros tratados con transformación martensitica, consiguiendo mejorar la tenacidad a costa de disminuir la dureza.
Normalizado: Es en realidad una variedad del recocido que se aplica exclusivamente a los aceros. Se practica calentando el material a una temperatura de 40°C a 50°C superior a la critica y una vez todo el metal haya pasado al estado austenitico, se deja enfriar al aire tranquilamente. Se diferencia del recocido y del temple en que el enfriamiento es mucho más lento en el recocido (dentro del horno) y mucho más rápido en el temple (en agua, entre otros).
TRATAMIENTOS TÉRMOQUÍMICOS
Son operaciones de calentamiento y
enfriamientos de los metales, con la
aportación de otros elementos a las
superficies de las piezas.
Actualmente se emplean la cementación,
nitruración, cianuración, carbonitruración y la
sulfinuzación.
Cementación:
Consiste en carburar una capa superficial del acero, rodeándola de un producto carburante y calentándolo a temperatura adecuada. Una vez terminada la operación, se templa y se reviene la pieza, quedando con gran dureza superficial y buena tenacidad en el núcleo.
Se hace en los aceros de bajo carbono, inferior al 0.30%, utilizándose también aceros aleados con Níquel, Cromo y Molibdeno.
La operación se realiza a 850°C a 950°C, es decir, con el acero en estado austenitico y el hierro en forma de Hierro Gamma, que es cuando tiene mayor capacidad de disolución del carburo de hierro.
Una vez adsorbido el carbono por la capa periférica del acero, tienen lugar un proceso de difusión del carbono hacia el interior de la pieza en función del tiempo.
Nitruración:
Es un tratamiento de endurecimiento superficial del acero por absorción de nitrógeno, a una temperatura determinada. Este proporciona una gran dureza superficial y una gran resistencia a la corrosión sin que se produzcan grandes deformaciones.
Se utiliza no sólo para endurecer superficialmente las piezas de maquinarias como cigüeñales, sino también herramientas, como brocas, cuyo rendimiento mejora notablemente.
Obtienen durezas muy elevadas, superiores a los 1000 Vickers (78 HRC), confiere resistencia a la corrosión del agua dulce, agua salada, atmósferas húmedas, entre otras.
No produce deformación en la pieza.
Tiene el inconveniente que solo se puede nitrurar aceros especiales y que es un tratamiento muy costoso.
La operación se realiza calentando las piezas a unos 500°C en una corriente de amoniaco durante uno a cuatro días, en la cual el amoniaco se disocia con el calor. La dureza se atribuye a la formación del nitruro de hierro (Fe2N) en la capa exterior y Fe3N en las capas interiores.
Cianuración:
Es un tratamiento intermedio entre la cementación y la nitruración, ya que el endurecimiento superficial se consigue por una acción combinada del carbono y el nitrógeno a una temperatura determinada.
La cianuración no sólo se utiliza para endurecer superficialmente a aceros de bajo contenido en carbono, sino aceros de aleación media cuyo núcleo interesa que quede con buena resistencia.
Se realiza calentando las piezas de 750°C a 950°C en un baño de cianuro sódico (30 – 40%), carbonato sódico (30 – 40%) y cloruro sódico (20 – 30%), la temperatura de fusión del baño es de unos 600°C.
Carbonitruración:
Se consigue al igual que en el caso anterior
un endurecimiento superficial del acero por
la absorción simultánea de carbono y
nitrógeno, estribando la única diferencia es
que mientras en el caso anterior se realizaba
con cementantes líquidos en un baño de
cianuro sódico, en este caso se hace por
medio de gases, con lo que también se
puede denominar cianuración gaseosa.
Sulfunuzación: Se consigue con él incorporar a la capa superficial de los metales y los aceros, carbono, nitrógeno y sobre todo azufre, mediante su inmersión en un baño especial y a una temperatura determinada.
Su objeto es aumentar la resistencia al desgaste de las piezas tratadas, calentándolas en un baño de sales especiales a 565°C de una a tres horas, pues a 575°C se inicia un hinchamiento del material.
La duración de la sulfinuzación oscila entre 30 minutos y tres horas, según sea el tamaño y espesor de la pieza, obteniéndose como máximo una capa tratada de 0.3mm de espesor, resultando inútil prolongar la duración
del tratamiento para obtener mayores espesores de la capa.
